为研究回热器中填充结构的微观结构特征，基于多孔介质分形理论，使用压汞法对回热器孔隙分布情况及分形维数进行研究。回热器是微型斯特林制冷机的关键部件，使用不锈钢网片或不锈钢毡填充制备的回热器是一种典型的多孔介质。采用压汞法对回热器进行微观结构测试，得出回热器内部孔隙分布范围。结合多孔介质分形分析的基础理论，计算得出回热器分形维数，说明了回热器具有分形特征，得出回热器的分形维数区间。

回热器是斯特林制冷机的核心部件，其性能优劣对斯特林制冷机的性能有决定性影响。对斯特林制冷机回热器的各项热损失(主要包括有限传热损失、 流动压降损失、 空容积损失等)进行了理论分析，并通过实验研究了增加丝网数量和采取不同丝网填充方式对回热器性能的影响。结果表明，增加丝网数量可以有效提高制冷机的性能，采取冷端布置400目丝网和热端布置少量100目丝网的混合丝网布置方式达到的效果最好，为斯特林制冷机的回热器性能优化提供了依据。

提出了一种基于光纤中四波混频(FWM)效应实现对光信号的再放大和再整形的2R再生功能的方法, 分析了该方法的工作原理, 设计了一种基于光纤FWM效应实现光信号2R再生的光纤传输仿真系统。仿真结果表明, 2R再生信号良好, 系统Q值达到21.59, 验证了该方法的可行性。所设计的2R再生方案中, 泵浦光的波长与功率是影响FWM效率和2R再生性能的主要因素, 对其进行了扫参研究, 得出泵浦波长为1548nm、功率为40dBm时, 2R再生性能最优。

设计了直线型脉管制冷机的低温回热 器，搭建了该回热器的低温在机交变流动压降实验平台，开 展了压降和冷端压比变化规律实验研究，比较了输入功、频 率、制冷温度和充气压力对回热器压降的影响。结果表明，脉 管制冷机的运行频率越小，制冷温度越低，回热器的压降越大；充 气压力为3.0 MPa时的回热器压降大于3.2 MPa时；回 热器的冷端压比越大，比卡诺效率越高；通过增加回热器的冷端压 比可提高脉管制冷机的效率。

回热器作为回热式低温制冷机的关键部件，其填充介质对整体性能影响很大。采用丙纶纤维作为回热器新型填充介质，对单级脉管制冷机进行了试验研究。对丙纶微尺度空间结构及物理性能进行了分析，基于充气压力分别为 3.5 MPa/3.0 MPa/2.8 MPa/2.5 MPa/2.0 MPa/1.5 MPa的工况下，进行了降温性能、频率性能、制冷性能试验，获取了最低制冷温度，最佳工作频率及最大比卡诺效率。研究结果表明，充气压力对丙纶填充回热器的制冷机整体性能影响较大，工作频率的影响不是很明显。最终获得了最大比卡诺效率 9.46%@170 K/10.06 W/77 W，最大制冷量为 5.47 W@120 K/2.5 MPa、12.02 W@150 K/3.0 MPa、16.49 W@170 K/3.0 MPa，并获得了 96.4 K的最低制冷温度。

提出用线性增益和增益斜率分别表征多电平全光幅度再生器的放大和整形特性。利用多电平全光幅度再生器的增益斜率曲线, 可确定再生器的整形范围、最佳工作点以及可再生电平数目。重点分析了基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的多电平全光幅度再生器整形特点, 其增益斜率曲线是一个余弦振荡函数, 信号振幅越小, 可再生电平数就越多。结果表明, 脉冲幅度调制信号经过MZI多电平全光幅度再生器后, 幅度噪声可得到有效抑制, 但相位抖动增加。

回热器为回热式低温制冷机的主要部件之一, 其结构直接影响制冷机的性能。本文分析了分层填充回热器对制冷机性能的影响, 在此基础上, 结合回热器模拟软件 REGEN3.3的仿真结果, 设计了线性斯特林制冷机的分层填充回热器结构, 并做了实验验证。实验结果表明, 回热器采用适当的分层方式能大幅度提高制冷机的性能。该制冷机与优化前相比, 降温速度提升了 14%, 整机效率提高了 37.5%。

描述了基于数据抽运方案的光纤参量2R(再放大、再整形)再生器（FOPR）工作原理及其设计原则。从简并四波混频（FWM）抽运带宽、连续探测光波长设置以及功率转移函数（PTF）等方面对FOPR进行了仿真设计，指出FOPR中采用功率控制单元提升再生器性能的必要性。在此基础上，制作了一台全光2R再生器，并对其再生性能进行了实验测试，其PTF斜率约为1.7，消光比(ER)可提升约5 dB，实验结果与仿真设计一致。

提出了采用基于非线性光纤环形镜(NOLM)的全光2R(再放大、再整形)再生器对星间差分相移键控(DPSK)信号进行放大、整形的方案。理论推导了再生器的工作原理，给出了对信号进行放大、整形的约束条件；仿真研究了再生器的输入输出功率特性和相位特性，分析了耦合器耦合系数对功率特性的影响。结果表明，全光2R再生器对基于自差探测的DPSK系统性能具有显著的改善作用，系统误码率较未使用再生器时降低接近两个量级。

基于高非线性光纤SPM(自相位调制)效应加偏移滤波的全光再生技术，分析了级联再生器在输入脉冲宽度、光纤参数和滤波器带宽一定的情况下，输入信号功率和滤波器偏移量对输入信号幅度抖动和Q值的影响。数值仿真结果表明：优化后的输入信号功率和滤波器偏移量使得级联再生后的信号幅度抖动和寄生脉冲都得到了抑制。第2级再生后的Q值改善值比第1级再生后最大提高了2 dB。